异构网络中多无线电多信道环境下信道状态预测算法研究

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1、异构网络中多无线电多信道环境下信道状态预测算法研究黄川g郑宝玉①①(南京邮电大学信号处理与传输研究院南京210003)②(福建师范大学数学与计算机科学学院福州350007)摘要：该文针对异构网络环境未知性的特点，棊于部分可测马尔科夫(POMDP)模型，结合认知无线电频谱侦测技术，一种新的多无线电多信道坏境下信道状态预测算法。该算法通过对信道状态历史信息的分析，推导出信道信念状态(beliefstate)的初始分布和转移概率，并以此选择出具有最佳回报的信道以供接入，从而达到提高信道利用率的目的。仿真结果农明算法性能耍优F传统算法。关键词：弄构网络；多无线电多信道；部分可测马尔科夫模型(P0M

2、DP)；频谱侦测中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-5896(2010)01-0178-05DOI:10.3724/SP.J.1146.2008.01516ResearchonChannelStatePredictionAlgorithmunderMulti-radioMulti-channelEnvironmentinHeterogeneousNetworksHuangChuan'7ZhengBao-vu2^(InstituteofSignalProcessingandTransmission,NanjingUniversityofPostsandTelecommxm

3、ications,Nanjing210003,China)②..(SchoolofMathematicsandComputerScience^FujianNormalUniversity.Fuzhou350007,China)Abstract：Duetoheterogeneousnetworkenvironmentwiththecharacteristicsofuncertaintyforunlicensedusers,basedonthetheoryofPartiallyObservableMarkovDecisionProcess(POMDP)model,anovelmulti-rad

4、iomulti-channelchannelstatepredictionalgorithmisproposedusingspectrumsensingtechniquesofcognitiveradio.Bytheanalysisofthechannelstatehistoricalinformation,theinitialdistributionofthebeliefstateandtransitionprobabilityisderivatedandthechannelwithoptimalrewardisselectedforunlicensedusertoimprovethes

5、pectrumutilization・Thesimulationresultsdemonstratethattheproposedalgorithmhasbetterperformancethanclassicalalgorithms・Keywords:Heterogeneousnetworks;Multi-radiomulti-channel;PartiallyObservableMarkovDecisionProcess(POMDP);Spectrumsensing1引言随着无线网络通信技术的飞速发展，为了满足不同应用的需要，各种具有不同业务需求、不同组网技术等特性的界构网络应运而牛，

6、而女11何实现它们的互联互通成为近來研究的热点。山于多无线电技术21在提髙信道容量、降低能耗，简化移动管理等方面的优点而成为目前界构网络融合的研究重点然而这些研究没有考虑到以下情况：当用户在不同网络I、可移动吋，用八可能并不是当前网络的授权用户，从而造成用户而临当前所处网络环境的未知性，包括信道空闲状态、信道带宽等，同时网络乂可能存在大量闲置频段。新兴的认知无线电(cognitiveradio)技术为解决非授权用户有效利用闲置频谱，提高频谱利用率提供了可能⑹。山于界构网2008-11-14收到,2009-10-09回通信作者:黄川chuangfjnu@fjnu.edu.cn络的未知性，使

7、得次用八很难获得不同信道的糟确状态，而必须依据当询的不完全状态信息做出决策。因此对异构网络的未知性采用部分可测马尔科夫模型(POMDP)建立信道状态信息模型并以此做出选择最佳信道的决策具有合理性沧】。文献［7］提出了一种基于POMDP模型的认知MAC协议来解决异构网络中信道选择决策问题。文献［8］则在文献［7］的基础上提出更为具体的以POMDP模型为基础的频谱检测策略、信道选择决策以及接入策略的联合优化方案。上述研究仍存